汽车电工电子技术教学配套课件安宗权主编第六章直流电动机和交流发电机.pdf

第六章 直流电动机和交流发电机 一、学习目标 1、能力目标 •能绘制出直流电动机工作原理图； •能写出直流电动机大致结构组成及作用； •能解释并励直流电动机的启动、运行、制动及正反转控制方法及原 理； •能说明电动机和发电机工作原理的本质不同； •能写出交流发电机的主要特性指标； •能进行直流并励电动机的相关实验。 2、知识目标 • 了解直流电动机的型号所含意义； •理解直流电动机的工作原理； •掌握直流电动机的具体结构组成及运行控制方法； • 了解交流发电机的型号所含意义； •理解交流发电机的工作原理； •掌握交流发电机的具体结构组成； •掌握交流发电机的工作特性。 二、前言 电动机把作用力施加在物体上时，使物体获得机械能而产生运动。而 电动机的动能又源于电能。我们可以理解，这是一种电能与机械能的能量 转换。它的工作原理本质上是“ 电生磁”和“磁生电”。电与磁有着密切的关 系。导线通电，它的周围就产生磁场。在没有磁性的铁棒上绕上导线，然 后给导线通电，铁棒就变成了磁铁。电能是现代社会最主要的能源之一。 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、 柴油机或其他动力机械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生 的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农 业生产、国防科技及日常生活中有广泛的用途。 第一节 直流电动机 电可分为“直流电（DC）”和“交流电（AC）”。通常以固定方向流动的 电流称为“直流电”。我们把使用直流电源的称为直流电动机，使用交流电 源的称为交流电动机，这是电动机的两大基本分类。直流电机是实现直流 电能和机械能相互转换的一种旋转电机。由直流电源供电，拖动机械负载 旋转，输出机械能的电机称为直流电动机。直流电动机具有优良的性能， 即能在宽广的范围内平滑而又方便地调节转速，可实现频繁的快速启动、 制动和反转，有较强的过载能力，能承受频繁的冲击负载，可以满足生产 过程自动化控制系统的各种特殊要求。同时直流电动机还具有使用方便可 靠、波形好、对电源干扰小等优点。当然，直流电动机也有其不足之处， 其结构复杂，成本高，具有易磨损的电刷和易损坏的换向器，因此运行维 护比较麻烦。针对其自身特点和所使用场合的要求，在汽车行业中很多采 用直流电动机。 一、直流电机的工作原理 1、电磁学原理 从物理学中可知，在一个均匀磁场中，当放置一根有效长度为的导体， 作垂直切割磁力线运动时，则在导体上产生感应电动势。这种由于导体切割 磁力线而在导体上感应电动势的现象称为电磁感应。其电动势的大小取决于 单位时间切割磁力线的多少，按法拉第电磁感应定律来计算，有 e B l v （6-1） 式中 e--电磁感应所产生的电动势，V； 2 B--所通过的磁场密度，W / m ； b l--导体的有效长度，m； v--导体运动的速度。 而电动势的方向按右手定则确定，即将右手掌伸开，让磁力线垂直指向掌 心，大拇指指向导体运动方向，则与大拇指成90的其余四指方向便是导体 中感应电动势的方向，如图6-1 （a）所示。 物理学上与此定律相对应的是电磁力定律，若磁场与导体互相垂 直，且导体中通以电流，则作用于载流导体上的电磁力为 f x B x i l （6-2） 式中 f x --电磁力的大小，N； B --每极磁通下的瞬时值， 2 ； x W / m b i--导体中流过的电流，A； l--导体的有效长度，m； 这里由于判断力的方向使用人体的左手，物理学上按左手定则来确 定，如图6-1 （b）所示。直流电动机的工作原理是基于电磁力定 律，所要实现的技术问题是，欲使电动机连续旋转，必须使载流导 体在磁场中所受到的电磁力形成一种方向不变